我国首台新能源无人驾驶地下矿卡诞生　30年见证金川智造

日前，金川镍钴三矿区无轨设备培训基地内礼炮齐响，掌声雷动，随着红布缓缓落下，一台9米多长、2米多宽、2米多高的白绿相间的大家伙在众人热情期盼的眼神中闪亮登场——金川集团自主研发的我国首台25吨新能源无人驾驶地下矿用卡车正式下线，标志着“金川智造”又迈出了坚实的一步。

矿用卡车是矿山井下无轨设备的一种，作为矿山采掘作业的关键核心装备，在井下被广泛使用。根据其动力来源不同，目前分为柴油机型与新能源型。长期以来，金川集团矿山井下使用的矿用卡车都是柴油机型，这类车辆大量消耗柴油等化石能源，排放二氧化碳，运行成本高，人工操作强度大，其核心部件关键技术被国外垄断，存在技术“卡脖子”问题。

在这样的背景下，金川集团如何开启“金川智造”的探索之路？中国首台新能源无人驾驶地下矿卡又是如何诞生的呢？这背后，其实是一个锲而不舍30年厚积薄发的故事，是一个关于使命与担当的故事，是一个矢志科技创新的故事。

锲而不舍的30年

金川集团从上世纪80年代初就开始引进进口无轨设备进行机械化采矿方法研究。1987年，金川矿山二期扩建采矿设计，全面推广使用机械化采矿方法，全部配套进口80年代国际先进水平的无轨采矿设备，金川集团矿山采矿技术与装备达到当时国际先进水平。国外先进采矿设备的引进，不仅提高了金川矿山的装备水平，而且在学习国外先进技术的同时培养了一批设备管理、维修与操作使用人员。

1992年，金川集团成立第二机械厂开始研制无轨设备，金川也被原中国有色金属工业总公司确定为“百万吨级地下矿山无轨设备国产化攻关单位”之一。1995年，第二机械厂研制成功第一台DCY4四立方米电动铲运机，随后，相继研制开发出多种规格的铲运机和矿用卡车。

2008年，重组后的金川机械制造公司成为国内最大的地下无轨设备专业生产企业。2010年，无轨设备研发工作划归金川集团镍钴研究院。从此，无轨设备研发、生产走上快车道。在此阶段，研发团队共研发出16种无轨设备产品。2012年以后，根据市场情况，镍钴研究院自主立项研发了18吨矿用卡车、撬毛台车等系列无轨设备。2020年，WJ-8柴油铲运机、1DM4单臂凿岩台车、KU15矿用卡车完成试制和工业试验，推广销售。但由于生产大型燃油型铲运机和矿用卡车的关键配件长期被国外垄断，价格高、供货时间长，矿山无轨设备研发工作陷入被动。

1996年来到金川集团，一直没有离开过无轨设备研发工作的镍钴研究设计院矿冶装备工程研究所首席研究员、无轨设备研发团队负责人何文波介绍，第一台铲运机的研发走过一些弯路，车辆在可靠性上还有一定差距，后来经过系统优化、备件调整、性能调试，情况得到改善。从那时起，集团对无轨设备的研发一直就没有断过。

经过30年的研发积淀，金川集团全面掌握了无轨设备车辆整车及动力传动匹配技术、车身结构与工作机构设计技术和液压电气系统控制技术，制造的无轨设备产品除在金川本部矿山应用外，还外销俄罗斯、南非等20多个国家和地区。金川集团也成为甘肃省高端装备制造业中矿山装备制造基地，拥有“甘肃省矿冶设备工程技术研究中心”，成功研制了凿岩台车、铲运机、矿用卡车等全型谱系列化井下无轨设备，部分产品为国内首台套。

使命与担当

2022年，工业和信息化部发布《国家工业和信息化领域节能技术装备推荐目录》，明确提出机械行业节能提效技术要求。《甘肃省强工业行动实施方案（2022—2025年）》明确提出打造新能源、装备制造等10个百亿产业集群的发展目标。随着新能源技术的迅速发展，制约纯电地下矿卡的动力电池技术、电驱技术全部由国内自主研发，性能完全满足矿山井下的使用。

天时地利人和，金川集团具备发展新能源无轨设备产业的基础。

2022年，作为绿色智慧矿山建设的项目之一，金川集团新能源无人驾驶地下矿卡研发立项，比国家标准发布提前两年开始研制。尽管研发团队的成员感觉“压力山大”，但是在有30年无轨设备研发经验的基础上，他们还是满怀信心。

何文波说：“我们团队在2012年就根据国内和金川矿山井下的需求做过纯电动井下无轨设备的研究，但当时动力电池技术还不够完善。我们计算过，要做一台2立方的纯电动铲运机，需要用到的电池重量超过了铲运机的自重，方案搁置。但是研发纯电地下无轨设备的想法一直留在我们的心里。”

地下矿卡与地表矿卡的使用环境有非常大的区别。矿山井下巷道狭窄，转弯半径小，水、尘、泥等环境因素对新能源矿卡的运行影响尤其巨大。同时，新能源矿卡在矿山井下的换电或充电问题也是研发的一大难点。

2023年年初，金川集团新能源无人驾驶地下矿卡的设计方案已基本成型，但由于国内配套纯电地下矿卡的电池、电机等没有先例，研发团队找了很多厂家，做了大量的计算，方案还是无法最终确定。就在团队成员心急如焚的时候，转机来了。

何文波和矿冶装备工程研究所副所长高银中共同回忆起当时的情景：“我们团队所有成员一起去长沙参加一个工程机械展，在我们入住的酒店的大厅里，和我们的合作伙伴、配套厂家一起探讨设计方案，讨论很激烈，双方碰撞出了很多火花。这次讨论给我们留下了深刻印象，对新能源无人驾驶地下矿卡的研发可以说是一次里程碑式的讨论。”

在这次讨论中，新能源无人驾驶地下矿卡的电池、电机、电控系统、快速换电结构最终确定了下来。研发顺利进行，很快进入整车装配阶段。

经过一个多月加班加点的装配，新能源无人驾驶地下矿卡整车完成。就在所有人满怀期待时，研发团队最担心的问题出现了——车辆电液转向器无法正常工作！这是影响整车功能和性能的重大问题。团队成员顶着巨大的压力，逐一排查电控系统、液压系统，一根管路一根管路地筛检。两天后，问题终于得到了解决。

高银中对当时的情境记忆犹新：“那两天我们都睡不着觉，每天都排查到夜里12点以后。我们团队的液压系统负责人王志芳有经验。她坚定地认为，不是我们的系统和装配的问题，而是配件厂家的问题。经过和备件厂家沟通，结果发现真是厂家给的配件管路图有问题。”

科技与创新

成功下线的新能源无人驾驶地下矿卡满电状态可以连续工作4个小时，主动力电池采用快换模式，通过特殊机构实现动力电池的自装卸功能。主动力电池组拆除以后，整车可以使用备用动力电池短距离行驶。车辆制动通过电机回馈制动和机械制动组合方式实现，优先使用电机回馈制动方式。车辆配置无人驾驶系统，提供人工驾驶、远程遥控驾驶、完全自动驾驶三种驾驶模式，具有障碍物识别，设备故障、通信故障等故障诊断及分析能力，最大检测范围可达25米。地面设置地面中心，配置远程遥控站，实时监控车辆运行状态，实时控制与监测车辆，实现司机在控制中心远程遥控驾驶运矿车。在车辆需要维修或升井时，可切换远程遥控或手动模式操作车辆运行。

相比于传统的燃油车型，新能源无人驾驶地下矿卡采用电池动力，高效节能、零排放，无污染，对矿山井下通风量的需求大大减少，可显著降低井下通风成本。同时，具有更高的可靠性和稳定性，减少了车辆故障发生和维修的频率，大大降低了维修成本。以矿卡生命周期10年来计算，与燃油矿卡相比，一台纯电矿卡可节约成本800万元。

绿色低碳、高效节能的“金川智造”前瞻谋划，将科技能量赋能于金川绿色智慧矿山建设，“让下一代矿山工人坐在办公室里挖矿”的场景不再是一个遥远的梦。“金川智造”将在助力金川集团创建世界一流企业的征途中发挥出愈加璀璨的光芒。

金川集团新闻中心全媒体记者　张爱玲

（金川集团客户端）